浅谈高速公路外场ETC门架供电系统保障方案

DOI : 10.13439/j.cnki.itsc.2021.01.015

浅谈高速公路

外场ETC门架供电系统保障方案

闫红伟

(河北省高速公路青银管理处，河北石家庄050000)

摘要：衣文对高速公路外场ETC门架供电系统的重要性进行了分析，给出了青银高速公路外场ETC门架供电系统保障方案，阐述了现有供电 系统的缺陷以及优化后的保障方案，并对供电系统日常的用电管理工作和应急保障方案进行了阐述经实践证明，衣供电系统方案能极大保障ETC门架计费系统的稳定运行，是一种可靠、切实可行的方案

关键词：高速公路•，ETC门架；供电系统；保障

随義1我国高速公路的快速发展，高速里程不断增加，行驶车 辆曰益增多，高速省界收费站站口车辆拥堵现象亟待解决。河北 省2019年实施了取消高速公路省界收费站工程，不仅解决了车辆 拥堵情况，而且进一步降低了实体经济物流成本工程实施完毕 后，收费设备核心由站区广场车道转移至外场ETC门架，所以必 须保证外场ETC门架的机电设备正常运转

因此，在外场ETC门架计费系统设计之初，为每个门架上对应 的每条车道都设计安装了双ETC天线和抓拍摄像机，计费设备一 主一备，在省界主线站附近设H 了两对ETC门架数据传输方式有 光缆传输和无线传输两沖打式，极大地提高了系统的完好率但 外场ETC门架供电系统保障方案设计略有不足，每对门架只有一条 供电线路，UPS电源设H在门架下方，如果出现电缆损坏、市电长 时间停电、UPS电池被盗等情况，则无法保证设备的正常供电因 此一个稳定、可靠的供电系统是保障所有机电设备正常使用的前 提，外场ETC门架时刻保持稳定的电力供给尤为重要。

外场ETC门架设备配电柜内设1! 了装锂电池UPS电源，体积 小、容量大、待机时间长，UPS电源待机时间不小于4小时

(二）供电系统设计方案玦陷1、 2、

外场ETC门架供电线路未接入后备发电机供电系统，一M 收费站至门架直埋供电电缆，在使用中易发生短路或断

市电停电时间超.过4小时,会遣成门架设备断电 1无法正常使用c

路故障，如过桥涵电缆被盗、被破坏，养护沖树绿化不小心挖 断等，-旦出现此类故障，电缆维修队伍进行故障接报、赶赴现 场、故障点查找、电缆接续、恢复供电等全过程，•般情况下很 难fl:4小时内完成修复如果故障发生在夜间，更不可能在规定 时间内修复。

3、

缺少设备供电状态监测软件，无法远程分辨设备是处于

正常供电状态，还是后备UPS电源供电状态，所以无法实时监测 并及时对出现的故障做出反应。

二、优化完善后ETC门架供电系统方案

一

、

原外场ETC门架供电系统方案

1、

将站内箱变取电位置增加双电源转换开关，并将双电源

转换幵关主输入口与市电相连，将街用输入口与站内后备发电机 泪连，如图1所示，当市电停电后，可以启动发电机继续对ETC门 架进行供电，不受市电停电的影响

2、

增加外场ETC门架设备工作状态监测软件，通过软件实时

监测供电状态，当出现市电断电故障时，监测软件能给予及时反 馈，方便维护人员及时发现故障，迅速处理，缩短供电故障处理 时间外场ETC门架设备工作状态监测软件如图2所示

3、

在收费站发电机房内增加双电源接入柜，当市电长时间

(一）招标设计方案

青银高速全程182公里，设有10个收费站，与之相交有6个枢 纽互通，高速外场设计安装17对ETC门架

门架供电采用收费站就近取电方式，外场门架安装位H距离 收费站较近的采取箱变内取电后，再通过稳压器进行外场供电；距 离较远的采用箱变内取电后，再通过升、降压方式进行远程供电

供电电缆采用直埋方式进行敷设，电缆上方覆盖水泥盞扳， 敷设路由上方每隔5〇111设汽•个电缆标识桩，防止养护绿化或其 他工程施工时对供电电缆造成损坏。

停电，收费站内固定发电机长时间工作需要停歇或站内固定发

图1双电源转换开关输入口连接图3双电源接入柜

8瞥《4 ift备故》；〇»

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图2外场ETC门架设备共工作状态监测软件

电机突发故障无法启动时，可以调配移动发电车，利用图3右上 角备用电源输入端，快速接入移动发电车电源进行供电，保证 收费站内机电设备和外场ETC门架设备持续供电。

双电源接入柜如图3所示。移动发电车如图4所示。

4、在外场ETC门架下方一体化设备柜内增加便携式发电机十央 速接入口，平时便携式发电机放H在收费站内，在收费站至ETC 门架之间的供电电缆发生故障且不能在4小时内及时修复的情况 下，可以将便携式发电机运送至外场ETC门架一体化设备柜处， 通过快速接入口，实现快速接入进行供电。相比普通接线连接， 接入时间缩短了3倍以上，从接入到发电机启动，基本可以在5分

图4移动发电车

2021年第01期（总第252期）i中国交通信息化

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CHINA ITS JOURNAL Vol 252 No 01 2021

钟内完成

便携式发电机快速接入口如图5所示

U)工业连接器插座接入口参数 （b)工业防水插头接入口参数

图5便携式发电机快速接入口

三、制定合理规范的用电管理制度和保障预案

(一） 制定供电设备设施日常用电管理制度1、

站级机电员每日对收费站内ETC门架配电柜（升压、压）巡检一次，主要查看接线端子是否紧固、升压稳压器线包是 否有发热现象、供电电压是否正常、柜内空调工作状态是否止 常、柜内是否有异味等，并且每周对收费站至外场ETC门架端的

供电电缆路由徒步巡查一次

2、

收费站电工每日对站内箱变、发电机、各级配电箱巡检

一次，在巡检中发现问题及时处理，保证供电设备设施处在M佳 工作状态。

3、

将收费站机电设备和外场ETC门架设备用电划为一级用电

负荷，市电停电后，及时启动发电机，优先保障一级负荷用电：

4、

每周收费站电工和站级机电员共同配合完成一次停送电

测试，具体流程为：人工手动断开市电输入—站级及外场ETC门 架UPS电池组切入供电—后备发电机组快速启动供电—站级及外 场ETC门架UPS电源恢复正常逆变供电—停止发电机供电—恢复市 电正常供电。通过一个完整的过程测试，可以提前主动去发现供 电系统内存在的问题和隐患，做到早发现早整改，保证整个供电 系统内设备随切随用。

(二） 建立供电系统应急保障预案

成立供电系统应急保障小组，组长为机电科用电管理负责 人，组员为各单位机电员和电工，根据可能发生的各类供电故 障，制定相应处理预案，主叻17以i:

1、计划性长时间停电

收费站接到当地供电所长时间停电通扣，收费站应提前向 辖区内监控调度中心提出发电机车协助申请:监控调度中心接到 请求后，及时安排发电车驾驶员检查车辆状态，将车载发电机油 箱加满柴油，并提前一天将车辆调配至将要停电收费站3发电车

到达后，车辆随行操作员要配合收费站电工，将发电车供电线路

稳

技术 < TECHNOLOGY

提前接入站内发电机机房双电源接入柜的备用电源输入端（见图 3)，并启动发电车进行发电测试，保证停电期间随时可替换站 内固定发电机进行持续发电。

2、 突发性停电

若收费站在円常运营中突发市电停电情况，值班电工应第一 时间启动站内固定发电机进行发电。要求发电机启动、供电系统 切换过程必须在30分钟内完成:正常发电后，站级机电员要及时 检查UPS供电状态是否正常，保证UPS电源正常稳定运行。

3、 夕卜场直埋电缆故障

如果外场ETC门架供电系统监测软件反馈市电出现缺失，门 架一体化设备柜内UPS电池组切入进行持续供电。收费站机电员 发现后，应及时检查站区内市电供电情况。

如果确定为市电停电，立即按照“突发性停电情况”进行 处理。如果站内市电供电正常，应立即检查站内稳压柜、升压 柜内设备及开关工作状态。如发现供电幵关跳闸，要尝试进行 重新合闸，如果无法成功合上，一般为外场供电电缆出现接地 或短路故障所致。

此时应立即上报值班站长，值班站长接报后，首先应安排 车辆和组织人员，第一时间运送便携式发电机赶赴门架现场，到 达后利用一体化设备柜内的发电机快速接入口，进行快速接线并 启动发电。同时值班站长也要联系所辖监控调度中心上报电缆故

障，由专业电缆故障维修人员进行处理检测和处理:

4、稳压器、升压器故障

如果软件监测外场门架市电缺失，经站级机电员检查发现为 站内稳压器、升压器故障，此类情况一般为稳压器或升压器其中 —相线包烧毁所致，具体原因为负载过大或柜内温度过高。此时 应立即报告值班站长，同时联系辖区内监控调度中心库房运送新 备件，备件到达后站机电员配合电工进行更换。如果预计备件更 换时间不在4小时内，应提前将门架供电电缆跳过稳压器，直接 从箱变内连接取电。

四、结束语

对高速公路外场ETC门架供电系统进行优化改造，完善了 设计中存在的隐患和缺点，使整个供电系统更加稳定、可靠。 供电系统管理制度规范了供电设备设施的巡检、维护，实现了 全过程控制。应急保障方案把曰常供电系统中可能出现的各种 突发故障预案准备到位.一旦出现相应突发故障，就按照预案 进行处理。

通过硬件的完善、软件的监测、人员制度的管理以及应急方 案的制定等措施，可以M大限度地保障外场ETC门架供电系统的 稳定和可靠运行，为高速公路的通信费收取工作保驾护航。

>3贵任编辑崔雪薇

(上接第页）

文件磁盘上，即完成了对文件的操作而不必再调用read、write等 系统调用函数。相反，内核空间对这段区域的修改也直接反映用 户空间，从而可以实现不同进程间的文件共享。

(五）版本切换的问题

ETC状态名单的快速切换极其重要，且不能影响正常使用， 由于使用的算法需要预先排序，测试了两种排序方法由于MySQL 配罝等其他原因，排序市场高达20分钟，虽然内存是128GB，但 依然缓慢，因此将所有数据读出后，在内存中排序，耗时在一分 钟左右即可完成，排序完成后，需要根据结构体进行写入文件， 这里需要文件头信息，否则没办法知道总计多少条数据，以及版 本信息，因此定义结构体如下•.

typedef struct .blackhead {

unsigned char FileVersion丨 10j; //黑名单单版本号 int Total；

time_t BuildDateTime； } BLACKHEAD；

总计18字节，为了实现进一步快速切换，减少文件体积，使

//黑名单总数量//黑名单生成曰期

用zip对文件进行压缩，压缩后文件大小为61MB左右，61MB左右 文件，在100M网络中，考虑其他因素，只需要数十秒即可传送完 毕，因此，从总中心生成的新版本下发到车道并解压替换，将解 压时间算在内，最多不过5分沖。

三、结束语

二进制是计算机解析语言，也是存储最根本的数据结构. 对于极端和复杂性的问题使用计箅机巖根本性的解析语言（二进 制）进行处理，二分法虽然具有排序的先决要求.但是查找的速 度和性能能够解决软件工程遇到的查找问题，大大提高查找效 率，简化内存操作的频次。

参考文献

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■a责任编错王虹